认识喷墨打印机

电脑学堂

近些年来,打印机的应用范围越来越广泛,它已经深入到我们生活的每一部分。通常对打印机的分类是按照使用的成像技术原理划分,它包括点阵式(通常说的针打)、热升华式、激光式、喷墨式(图1)。而目前适用范围最广的是彩色喷墨打印机,所以本文就以彩色喷墨打印机(样机为EPSON SP 830U)为例向大家介绍打印机的相关硬件知识。

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图1

一台标准的喷墨打印机从结构上看,可以分为接口群、主控按钮、供电模块、传感器模块、驱动电机和齿轮组、送纸模块、供墨系统、锁定及保护模块。下面我们来一一进行了解。

接口群

对于一台传统的打印机而言,其接口通常包括一个电源线接口,一个并行(或串行)接口。打印机只提供一个数据接口的设计已经满足不了日益增长的应用需求了,于是并行接口升级为USB接口(图2);一个不够就升级为两者并存(或者双USB口);为了支持独立打印而添加了读卡器和液晶屏;无线打印接口在近两年也被逐渐应用,这通常包括红外、蓝牙及Wi-Fi,它们能够实现与手机、PDA、笔记本等设备的无线传输打印;为了适应信息流量大并达到较高打印速度的专业SCSI接口;而为了更好地支持网络管理和打印共享添加的网络接口模块。

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图2

直连打印目前是一个较时尚的打印方式,其功能在于只需要利用数码相机和打印机中内建的功能模块,就能将影像通过USB方式输出到打印机上,常见的直连打印标准有照相机影像机器工业会(CIPA)的PictBridge协议(图3)、佳能的Direct PRINT协议和爱普生的PhotoPC DIRECT协议等,PictBridge在业界受到了较为广泛的支持。Direct PRINT则是兼容PictBridge的协议,佳能的数码设备会优先使用该协议,如果某一方面不支持则转而使用PictBridge完成任务。对于PhotoPC DIRECT,尽管该协议可以不断更新数码相机中的打印机驱动以支持新款打印机,但目前为止并没有得到除爱普生外的其他厂商的支持,所以只在爱普生生产的数码相机和打印机之间使用。

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图3

小知识:

打印分辨率:即DPI(Dot per Inch)值,它是我们衡量打印质量最重要的标准,分辨率越高,图像精度就越高,打印质量自然就越好。对彩色喷墨打印机来说,300DPI是人眼分辨打印文本与图像的边缘是否有锯齿的临界点。这里有个很容易混淆的概念PPI(Pixel per Inch,每英寸长度内包括的像素数目),该单位适用于采用像素作为单位输出的环境,比如说扫描仪、显示器(严格来讲显示器显示精度也应该用PPI衡量)。

打印速度:一般用每分钟打印多少页纸(ppm)来衡量。产品标注的技术参数通常都会用黑白和彩色两种打印速度进行标注:因为一方面打印图像和文本时打印机的打印速度有很大不同;另一方面打印速度与打印时设定的分辨率有直接的关系,打印分辨率越高,打印速度自然就越慢。更详细的单位还有Cpi(characters per inch):每英寸内所含的字符个数,用来表示字符的大小、间距。Cpl(characters per line):每行中所含的字符个数,用来在横向方向表示字符的宽度与间距。Cps(character per second):每秒所能打印的字符个数,用来表示打印机速度。当然它和打印的字符大小与笔画有关。一般以10Cpi的西文字符为基准来计算打印速度。

主控按钮

外壳上突出的若干控制按钮是打印机和操作者交互的媒介(图4)。主控按钮功能包括电源键、进纸键、更换墨盒键等等。通常还会在按钮上集成LED指示灯,以此向用户反映打印机当前的工作状态,包括故障反馈。

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图4

供电模块

通常打印机都有自己的电源变压模块(图5),直接接入220V市电,这是为了保证打印过程的工作稳定。但在销售市场方面,经常会看到一些水货或二手货采用外接变压器的现象,因此读者朋友在购买二手机时要格外注意。

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图5

传感器模块

传感器(图6)其实是一种输入设备,打印机的主控芯板通过它感知各部件的工作状态。比如:墨车归位与否,纸张是否成功定位,墨水(墨粉)的剩余容量等等。传感器的构造通常为杠杆+光敏元件(用于进纸、墨车定位)、金属导杆(多用于激光打印机)以及墨盒芯片计数等。

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图6

齿轮组

为了保证打印头稳定地在介质上生成图像,通常打印机内部会设计两个或者更多的驱动电机(图7),其中一个专门负责驱动墨车,通过主控电路控制各电机之间的工作,实现打印头的精确定位。而齿轮组则负责将电机产生的动力分配到打印机各个功能模块,内部有一些压力弹簧用于功能的切换。

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图7

送纸模块

送纸模块包括储纸仓、送纸器。储纸仓通常设计有滑动卡子来锁定相应宽度的打印介质,送纸器利用齿轮组传送的动力转动送纸辊轮。如图8,这里一个很重要的部件就是搓纸轮,它在送纸器最初旋转时将打印纸传递给旋转的辊轮,由于频繁的磨擦,所以它属于最容易老化的部件。在送纸器的末端是将纸张送出的另一组辊轮和齿轮,它们和前面的辊轮同时工作,如果打印纸经常在出纸时卡住或者总是在打印到纸张最后一部分时出现问题的话,就很有可能是该部分胶辊出现问题了。

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图8

供墨系统

供墨系统决定了打印机生成图像的质量(图9),对于喷墨打印机来说,供墨系统就是由内置墨盒和喷头组成,这其中根据喷头使用的技术将市场划分成了两大阵营:热气泡式、微压电式。采用前者的代表厂商有惠普、佳能、利盟、BenQ等,而后者是属于爱普生的专利技术,但不论是采用加热方式还是采用振动方式来产生墨滴,结果都是将微小的墨点附着到纸上。墨点越小,打印图像的分辨率就越高,色彩效果就越好。

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图9

小知识:

热气泡喷墨技术(Bubble Jet):其原理是将墨水装入到一个非常微小的毛细管中,通过一个微型的加热垫迅速将墨水加热到沸点。这样就生成了一个非常微小的蒸气泡,蒸气泡扩张就将一滴墨水喷射到毛细管的顶端。停止加热,墨水冷却,导致蒸气凝结收缩,从而停止墨水流动,直到下一次再产生蒸气并生成一个墨滴。

微压电技术(Micro Piezo Technology):微压电技术把喷墨过程中的墨滴控制分为3个阶段:在喷墨操作前,压电元件首先在信号的控制下微微收缩,然后,元件产生一次较大的延伸,把墨滴推出喷嘴;在墨滴马上就要飞离喷嘴的瞬间,元件又会进行收缩,干净利索地把墨水液面从喷嘴收缩。这样就使墨滴得到了精确控制,每次喷出的墨滴都有完美的形状和正确的飞行方向。

锁定及保护模块

锁定装置在打印机关闭时将墨车固定在保护模块内,以阻止外界环境污染喷头和墨水干涸(图10)。保护模块还负责执行喷头的清洗任务,以及工作过程中清理喷头的残墨。打印机的保护模块由于多为机械构造,如果润滑不当,是很容易引起整机故障的。

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图10